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Sicheres Bauen im Karst – Erkundung einer ICE-Strecke mit Multidisziplinärer Geo-Kompetenz

Ein Kompetenz-Team aus Wissenschaftlern und Ingenieuren verschiedener Geowissenschaften führte entlang des 13,8 km langen Abschnitts auf der Albhochfläche (Schwäbische Alb), der ICE Neubaustrecke Wendlingen-Ulm der Deutschen Bahn, die baubegleitenden detaillierten Baugrunduntersuchungen durch.

Besonderer Fokus lag dabei auf Erkundung und Bewertung der karstbedingten Risiken sowie der Empfehlung von Ertüchtigungsmaßnahmen zur Herstellung der Gebrauchstauglichkeit des Bodens bzw. des Gründungsdesigns.

Die Herausforderung

Die Region ist geprägt durch intensive Verkarstung. Hohlräume, Spalten, Dolinen und andere Karstphänomene, welche ein hohes Baugrundrisiko darstellen, waren in hoher Zahl zu erwarten. Die Aussagen aus üblicherweise durchgeführten punktuellen Erkundungsmethoden wie bspw. Bohrungen oder andere direkte Aufschlüsse sind hier extrem limitiert, da Hohlräume und andere Karstphänomene nicht oder nur zufällig mit punktuellen Untersuchungen identifizierbar sind.

Die Lösung

Der optimale Ansatz, karstbedingte Risiken in der notwendigen Auflösung zu identifizieren, ist die Kombination kontinuierlicher, flächendeckender, indirekter Erkundungsmethoden mit anschließenden gezielten direkten Aufschlüssen in den detektierten Risikobereichen.

Fugro führte über die gesamte Bauphase von 6 Jahren alle notwendigen geophysikalischen, geotechnischen und geologischen Untersuchungen durch und stellte auch die notwendige Expertise zur Interpretation der Ergebnisse und Beratung des Bauherrn hinsichtlich Verbesserung des Baugrundes und/oder Anpassung des Gründungsdesigns zur Verfügung. Die anschließenden Erdarbeiten wurden ebenso durch Fugro begleitet.

 

Ulm-Wendlingel rail b

Vorgehensweise

Ansatz

Zur flächendeckenden, kontinuierlichen Erkundung des Baugrundes wurde eine Kombination aus hybrid-seismischen und mikrogravimetrischen Untersuchungen gewählt. Dies ist eine starke Kombination sich ergänzender Verfahren, die sich bei vielen Karsterkundungen weltweit bewährt hat. Auf diese Weise konnten Hohlraumverdachtsflächen bzw. andere Karstphänomene identifiziert werden, die anschließend einer Verifizierung durch direkte Aufschlüsse wie Bohrungen oder Schürfe unterzogen wurden.

Dieser zielgerichtete Ansatz reduzierte die direkten Aufschlüsse durch Bohrungen auf die mit der Geophysik gefundenen Verdachtsfälle. Dadurch konnte vermieden werden, alle 2 m eine Bohrung zur Untersuchung des Baugrundes durchzuführen. Zeit und Kosten konnten somit essenziell reduziert werden. Ein solches Bohrprogramm wäre weiterhin durch die nahe gelegene Autobahn A8 erschwert worden.

Baugrundmodell

Unsere Ingenieure und Geowissenschaftler erstellten ein aussagekräftiges Baugrundmodell, das die Karstsituation vollständig abbildete. Daraus konnten effektive Lösungen zur erdbautechnischen Stabilisierung des Baugrundes bzw. zur Herstellung tragfähiger Gründungen abgeleitet werden. Dies beinhaltete auch Massenermittlungen zum Bodenaushub und Wiedereinbau sowie die Qualitätskontrolle und Beratung zur erdbautechnischen Verdichtung. Alle erdbau- und gründungstechnischen Lösungen wurden im Einklang mit den technischen Standards der Deutschen Bahn erarbeitet.

Weitere Zeitersparnisse

Die Gebrauchstauglichkeit aller vorgeschlagenen Bodenverbesserungsmaßnahmen und gründungstechnischen Lösungen wurde zeitgleich durch Stabilitätsberechnungen überprüft. Ein vor Ort eingerichtetes Labor überprüfte die zu erreichenden Verdichtungs- und Stabilitätseigenschaften des Bodens, sodass schnelle Entscheidungen getroffen werden konnten und ein zügiger Baufortschritt gewährleistet war.

Ferner lieferten wir:

  • Eine geologische Kartierung aufgrund von Kern- und Hammerbohrungen sowie Probebohrungen incl. Einordnung des Bodens in Schichtpakete hinsichtlich Wiedereinbau
  • CPT-Drucksondierungen (Cone Penetration Test) und dynamische Sondierungen zur Bewertung der Stabilität des Bodens bei Bereichen mit tiefreichenden Lockersedimenten
  • Die geotechnische und erdbauliche Betreuung beim Bau der Tunnelbohrmaschine für die Aufstiegsrampe zum Aichelbergtunnel am Albaufstieg

Für die Verwaltung, Speicherung und bedarfsgerechter Bereitstellung aller gewonnenen Daten wurde eine Datenbank mit der Fugro-eigenen Datenbank-Software GeODin® eingerichtet. So konnten alle Daten für alle Beteiligten in geeigneter Weise und mit GIS- Anbindung zur Verfügung gestellt werden. 

Fazit

Auf Grund der Kombination hochauflösender, flächendeckender Verfahren mit anschließenden punktuellen direkten Aufschlüssen bei Verdacht auf Hohlräume oder instabile Bodenverhältnisse konnte der Baugrund für die ICE-Strecke auf der stark Karstgeprägten Albhochfläche zwischen Wendlingen und Ulm mit hinreichender Genauigkeit untersucht werden. Durch die flächendeckenden geophysikalischen Verfahren konnte die Zahl der notwendigen Erkundungsbohrungen wesentlich reduziert werden und damit erheblich Kosten gespart werden.

Fugro als multidisziplinärer Geo-Dienstleister lieferte alle erforderlichen Erkundungs- und Bewertungsleistungen aus einer Hand wodurch die Anzahl der Schnittstellen im Projekt und somit die Entscheidungswege von der Erkundung bis zur Entscheidung über das Gründungsdesign deutlich vereinfacht wurden.

Dieser umfassende Ansatz zur Kartierung des Baugrundrisikos und zur Karstsanierung unterstützte den Entwurf einer sicheren Hochgeschwindigkeitsstrecke gemäß den Anforderungen der Deutschen Bahn. 

Damit leistet Fugro einen wichtigen Beitrag für eine zuverlässige Streckenführung unter exakter Einhaltung der Fahrzeiten zum Nutzen sowohl der Deutschen Bahn als auch der Fahrgäste.

 
  • Kunden

  • STRABAG, BUNTE/STUTZ und AMAND, Auftragnehmer für die Deutsche Bahn
  • Regionen

  • Europa
  • Standort

  • Baden-Württemberg, Deutschland
  • Projektdauer

  • 2012 - 2018

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